1、高考资源网（） 您身边的高考专家第二单元 水资源的合理利用 一、学习目标 1了解世界以及中国的水资源状况，认识人类所面临的水资源危机，树立保护水资源的意识。 2知道硬水、软水的概念，了解硬水对生产生活的危害，理解硬水软化的煮沸法及离子交换法的原理。 3了解自来水生产过程的一般工序，理解铝系、铁系净水剂以及氯系消毒剂的作用原理。 4认识水质评价的必要性，知道几种常见的水质评价指标，能应用pH试纸测定水体的pH。 5知道水污染的危害，了解中和法、氧化法、沉淀法等常见的水污染处理方法。 二、课时安排 生活中的饮用水 2课时 水质评价与污水处理 1课时 三、内容分析 本单元知识结构如下： 水是生命之源
2、，是人类生存和发展必不可少的宝贵自然资源。人类目前所面临的水资源危机主要体现在两个方面：一是可利用的水资源越来越少，二是水污染越来越严重。因此，有必要引导学生认识保护水资源的重要性，理解常见的水处理方法的原理，从而更合理地利用水资源。在此思想的指导下，本单元首先介绍了生活中饮用水的获得，然后介绍了水质评价与污水处理的方法。 生活中的饮用水包括井水、河水、湖水、自来水、矿泉水、纯净水等。在农村地区主要使用的是井水、河水、湖水等，这些水中含有较多的杂质，必须进行处理后才能饮用。用净水剂进行净化是一种重要的处理方法，引导学生认识常见的净水剂及其净水原理十分必要。本单元在教材第10页设置“你知道吗”，
3、引导学生回忆他们所了解的各种净水方法，在此基础上介绍几种常用的净水剂，并重点说明明矾的净水原理，注重了化学知识与生活经验的融合。在城市，生活用水主要是自来水，由于学生对自来水的生产工艺比较了解，因此，本单元仅对自来水的净化工序作简单介绍，但在第12页设置“拓展视野”，介绍了学生不太熟悉的应用臭氧进行消毒的原理。 出厂的自来水中常含有少量余氯，余氯的作用之所以能保持一段时间，主要就是利用了化学平衡移动原理，而应用平衡移动原理能解决生活中的许多问题。为了突出化学知识与生活的密切联系，在第12页设置“信息提示”介绍化学平衡移动原理，在应用平衡移动原理解决余氯问题的同时也为今后进一步应用该原理解释其他
4、现象打下良好的基础。 硬水给生产生活带来很大不便，学生最熟悉的莫过于水瓶内胆产生水垢的例子。因此，在第13页设置“你知道吗”，引导学生思考水垢的组成及产生的原因，由此引出硬水、软水的概念，并在“检索咨询”中介绍硬水的危害，促使学生认识进行硬水软化的必要性，在此基础上介绍两种常见的硬水软化方法煮沸法和离子交换法的基本原理。 水质评价是治理水污染的前提。水质评价的项目很多，有些项目学生已经熟悉并能进行操作，如测定水温、pH等；有些项目学生虽然不熟悉，但在水质测定中非常重要，如化学需氧量、生化需氧量等。针对不同的水质评价项目，编者本着调动学生积极性的原则，采取了不同的处理方法，如在第16页设置“活动
5、与探究”，组织学生测定水体的pH；又设置了“调查研究”，要求学生走访环保部门，了解五日生化需氧量与水质的关系；对于其他的一些评价项目，仅作简单介绍。 根据水体中污染物种类的不同，可以采用不同的污水处理方法。在本单元的最后，介绍了几种污水处理方法，如中和法、氧化还原法、沉淀法等，并设置了“资料卡”，对通过调节废水的 pH使金属离子沉淀的方法加以介绍。 四、教学设计建议 普通高中化学课程标准(实验)对本单元提出了如下要求与建议： (1)通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害，能说出污水处理中应用的主要化学方法及其原理。 (2)调查当地污水的排放与处理情况，撰写调查报告，提出改进建议。 根据课标的
6、要求，在进行此单元教学时应注意充分调动学生的积极性，引导学生通过进行案例分析以及调查研究等多种方式进行学习。 1教学设计思路 (1)本单元在引言部分简单介绍了水的分布、在工农业生产中的重要作用、在人体中的重要作用。要更好地说明这些问题，可以提供世界及我国水资源分布状况、生产生活中的用水情况的数据或图片，采用直观的方法促使学生更深刻地认识世界及我国所面临的水资源危机，从而自觉树立保护水资源的意识。 (2)生活饮用水的净化处理包括沉降、过滤、去异味、消毒、软化等方法，对于这些方法，学生在初中化学及化学2中已经有所接触，且有一定的生活经验，因此这一部分知识的教学可采用探究的形式加以设计：首先展示某水
7、源水的水质分析结果，引导学生分析该水源水的水质与饮用水水质标准相比，哪些指标不符合要求；再引导学生根据已有的有关过滤、吸附等知识分析应采用哪些措施对该水源水进行处理，使之符合饮用水水质标准，在此基础上介绍工业上所采用的方法，即自来水的生产流程。(3)对于水质评价的教学设计，可以先组织学生课前通过查阅资料的方式总结水污染的种类及危害，在此基础上了解水质评价的项目并进行水体中pH的测定实验，也可以补充进行温度测定的实验，有条件的学校还可以补充电导率的测定实验，水样可以统一提供，也可以由学生自己准备。(4)常用的污水处理方法有中和法、沉淀法、氧化还原法等，学生对这些方法的原理已经比较清楚，比如已经知
8、道中和法是用碱性溶液中和酸性废水，或用酸性溶液中和碱性废水。因此，可以将教学过程设计成问题解决的形式，先设计几个有关生产生活中产生污水的真实案例，然后引导学生去设计处理方案，再介绍工业上的处理方法。采用上述过程进行教学，不但可以帮助学生巩固所学原理，还可以进一步促使学生认识所学知识在解决问题中的重要作用，从而增强学习化学的兴趣。2课堂设计片断片断1 自来水的生产流程 活 动 内 容教师活动 投影如下问题： 对某城市自来水的水源水进行水质分析，得到如下数据： 浑浊度18度，有一定异味，pH为7.5，总硬度为300 mgL-1，细菌总数1 mL水中含有150个。 (1)请对照附表3“生活饮用水水质
9、标准”，分析该水源水的这几项指标是否符合要求； (2)若该水源水的其他指标均符合要求，你认为将该水源水经过哪些工序处理后可得到自来水。学生活动 讨论，分析后可能得到如下结果： (1)浑浊度为18，说明悬浮颗粒物超标，应将悬浮颗粒物沉降，并过滤。 (z)有异味，应选用有吸附性的物质(如活性炭)将异昧除去。 (3)pH为7.5，符合水质标准。 (4)总硬度超标，应想办法降低硬度(由于学生无基础，无法思考出具体的方法)。 (5)细菌总数偏高，应进行杀菌处理。教师活动 讲解用明矾净水，降低水体浑浊度的原理。 明矾溶于水后，发生如下电离： KAl(S04) 2=K+A13+2SO32 铝离子发生水解，生
10、成具有吸附性的氢氧化铝胶体： Al3+3H20Al(OH)3(胶体)+3H+ 氢氧化铝胶体吸附水中的悬浮颗粒并一起沉降下来。学生活动 书写以氯化铁作净水剂时发生反应的离子方程式，以加深对净水剂净水原理的理解：Fe3+3H20Fe(OH)3(胶体)+3H+ 氢氧化铁胶体同样具有吸附性。教师活动 提问：氯气是一种常见的漂白剂，请说明氯气的漂白原理。(由于在化学2中已有介绍，因此，在此处设计成问题形式有利于帮助学生巩固已学知识)学生活动 分析氯气的漂白原理： Cl2+H20 HCl+HClO 生成的次氯酸具有强氧化性，起漂白作用。教师活动 讲解：刚出厂的自来水中常含有少量余氯，它在配水管中停留，能有
11、效地起到消毒杀菌的作用，主要是因为氯气与水的反应是一个可逆过程，当起消毒作用的次氯酸被消耗后，平衡向正反应方向移动，使次氯酸及时得到补充。学生活动 完成教材第13页“你知道吗”： 水垢的主要成分是CaC03，可能是水中的含钙物质在加热条件下发生反应生成的。教师话动 讲解：水中一般均含有一定量的钙、镁离子。含有较多钙、镁离子的水称为硬水，不含或含有较少钙、镁离子的水叫软水。水的硬度过高会对人体健康产生危害，对硬度较高的水需要进行软化处理。学生活动 阅读、总结硬水的软化方法：若钙、镁离子以碳酸氢盐的形式存在，可用煮沸法使它们转化为沉淀，若以硫酸盐或氯化物的形式存在，则可用离子交换法加以处理。教师活
12、动 小结本节课主要内容，即水的净化、消毒及硬水的软化。 片断2 污水处娌 【教师活动】引入：随着科技的发展和人们生活水平_的提高，排放出的污染物也越来越多，导致水污染越来越严重，治理水污染迫在眉踺。对不同的污水，可以采用不同的处理方法，常用的方法有物理方法、化学方法、生物方法，其中化学方法应用最为广泛。 【教师活动】展示问题：某工厂的不同车间产生不同的废水，经分析可以发现，某种废水的主要成分为盐酸，浓度为0.01molL-1，另一种废水的主要成分为氢氧化钠，浓度为 O、002mol molL-1，请设计方案对这两种废水加以处理。 【学生活动】学生讨论，设计处理方案。可能会设计出以下几个方案：
13、方案1：用碱性溶液(如氢氧化钠溶液)处理含盐酸的废水，用酸性溶液(如盐酸)处理含氢氧化钠的废水，处理完毕后排放。 方案2：将含盐酸的废水与含氢氧化钠的废水按一定比例(1：5)混合，处理完毕后排放。 方案3：按方法2进行处理，但处理完毕后回收废水中的氯化钠。 【教师活动】总结：我们在处理废水时。，一是要本着经济的原则，二是要注意回收处理产物。 以上利用酸碱中和反应处理污水的，方法称为中和法，中和法是一种常用的处理污水的方法。在以上方案中，无疑方案3最为合理，既没有用其他试剂，又注意到回收处理产物。 【教师活动】展示问题：某工厂产生的废水中含有Cu 2+、Fe3+，请设计方案进行废水处理。 【学生
14、活动】讨论、设计实验方案。可能会设计出以下几个方案： 方案1：可以向其中加入足量的铁粉，发生如下反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu 将处理后的废水过滤，可得单质铜。然后再_向处理过的废水中加入氢氧化钠溶液，将 Fe2+转化为Fe(0H)3沉淀，Fe(0H)2易被氧化，转化为Fe(OH)3，过滤沉淀，即可实现污水的处理。 方案2：向其中加入足量的氢氧化钠溶液，发生如下反应： Fe3+30H=Fe(OH)3 Cu2+20H=Cu(OH)2 将反应生成的沉淀过滤，即可实现污水的处理。 【教师活动】总结：大家使用的方法也是常用的处理污水的两种化学方法氧化还原法和沉淀法。 用铁将铜离子还原出来，称为还原
15、法。另外，用空气或氧气将油类、氰化物、硫化物等氧化除去，称为氧化法。用碱液将铜、铁沉淀的方法称为沉淀法，碱为常见的沉淀剂。但刚才在方案2中将铁、铜离子同时沉淀，给分离带来不便，由于不同金属离子沉淀的最佳pH不同，如铁离子在pH=6时已沉淀完全，而铜离子在Ph=9时才开始沉淀，因此，人们常采用控制溶液 pH的方法沉淀金属离子，在处理污水的同时实现有用物质的分步回收。 五、疑难问题讨论 1自来水的生产工序 用于生产自来水的水源水(原水)主要有江河水、湖水、地下水等，由于自然和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从净水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。自来水厂净水处理的目的就是
16、去除原水中这些给人类健康和工农业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水质能满足生活饮用水及工业生产的需要。由于不同原水中含有的杂质不同，各地的自来水生产工艺也有所不同，但都包括混凝反应、沉淀、过滤及消毒等过程。 (1)混凝反应处理 原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即将水处理剂加入水中，通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速、均匀地分散于水中。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。当这些物质溶于水后，电离出来的铝离子、铁离子能分别水解成氢氧化铝、氢氧化铁胶体，它们具有吸附作用，可将水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，从而形成较大的絮粒，以
17、利于从水中分离、沉降下来。 (2)沉淀处理 混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，此过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，可定期排出池外。 (3)过滤处理 过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过粘附作用截留水中的悬浮颗粒，进一步去除水中的细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等从而使水澄清的过程。 (4)滤后消毒处理 水经混凝、沉淀和过滤等工序后，已经去除了大多数细菌和病毒，此时进行消毒可使饮用水细菌学指标符合规定的标准，同时也使城市水管中保持一定的余氯量，以抑制细菌繁殖。消毒的加氯量(液氯)在1O25 gm-3之间。当氯溶于水后，
18、与水反应生成的次氯酸具有强氧化性，能破坏细菌的酶系统，使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到_定的水压，再通过输、配水管网送给干家万户。 2二氧化氯消毒剂 目前，我国在自来水生产及运输过程中主要应用液氯进行消毒，但液氯消毒具有如下缺点：液氯会与水中的腐殖酸类物质反应生成致癌的卤代烃；液氯在pH较大时消毒能力大幅度下降。为了满足人们对水质要求的不断提高，寻求能替代液氯电更安全、更经济的消毒剂，已成为今后水处理的一个发展方向。目前二氧化氯消毒剂引起人们的极大关注，已在一些发达国家的自来水厂广泛应用。 二氧化氯在常温常压下为黄绿色的气体，熔点为一59，沸点为11，在水中的溶解度为29 gL
19、-1。二氧化氯分子具有明显的氯氧双键特性，该双键中的氧极不稳定，容易释放出新生态原子氧，新生态原子氧具有极强的氧化能力，能氧化微生物的原浆蛋白活性基团，使蛋白质中的氨基酸氧化分解，从而达到杀灭病菌、病毒的目的。实验表明，二氧化氯的杀菌能力是氯气的25倍。二氧化氯还能与空气中或各种物质表面的氨、硫化物、有机物作用，从而达到去除臭味的目的。 国内外大量研究结果显示，二氧化氯在消毒过程中不会与有机物反应生成致癌的有机氯化物。当二氧化氯的浓度低于5104时，对人体健康不会有任何不良影响。事实上，二氧化氯的使用浓度要大大低于5104，因此，二氧化氯目前被认为是最安全无毒的消毒剂之一。 常用的制备二氧化氯
20、的方法有如下三种： 盐酸与亚氯酸钠反应 5NaClO2+4HCl=5NaCl+4C102+2H20 盐酸与次氯酸钠反应 02+2NaCl0+4HCl=2NaCl+2C102+C12+2H20 亚氯酸钠和氯气反应 2NaCl02+C12=2NaCl+2C102 由于亚氯酸钠价格昂贵，方法、的成本较高，难以推广，目前主要采取方法制取 CIO2。 3水的硬度 水的硬度计算是以每升水中含CaO 10 mg为1。由于水中并不存在CaO，因此，一般是通过实验方法测得溶液中Ca2+、Mg2+的含量，然后再转化为CaO的含量。例如，测得某水溶液中1 L水含Ca2+O001 mol，则转化为CaO的质量为005
21、6 g，即56 mg，因此该水的硬度为56。再如，测得某水溶液中1 L水含Ca2+0001 mol，含Mg2+O002 mol，相当于含Ca2+ O003 mol(因为含1 mol Mg2+相当于含1 mol Ca2+)，转化为CaO的质量为O168 g，即168 nag，因此该水的硬度为168。 水的硬度与水质的关系如下表所示，我国规定生活饮用水的硬度必须在25以下。 水的硬度与水质 硬度(度) O4 48 816 1630 30以上 水 质 很软的水 软水 中硬水 硬水 最硬水 4用离子交换树脂处理硬水 离子交换法是一种常用的软化硬水的方法，以前主要是用磺化煤作为离子交换剂，目前则主要用离
22、子交换树脂作离子交换剂。 离子交换树脂利用H+交换阳离子，用OH交换阴离子。以包含磺酸根的聚苯乙烯和聚二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以H+交换碰到的各种阳离子(如Na+、Ca2+、Al3+)；同样，以包含季铵盐的聚苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以OH交换碰到的各种阴离子(如Cl)。从阳离子交换树脂上释放出的H+与从阴离子交换树脂上释放出的OH相结合后生成水。 阴、阳离子交换树脂可分别装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是哪一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的H+及OH，就必须进行再生
23、。再生的程序恰与净化的程序相反，利用H+及OH进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。 5锅炉水垢及处理 若以硬水作为锅炉用水，则在加热的条件下会形成锅炉水垢。锅炉水垢的成分中，既有难溶的CaC03，又有微溶的CaS04。锅炉水垢既会降低燃料的利用率，造成能源浪费，也会影响锅炉的使用寿命，还可能形成安全隐患，因此要定期除去。 由于CaSO4难溶于酸，因此，一般是利用沉淀溶解平衡移动原理，使用Na2C03溶液将 CaSO4转化为疏松的、易溶于酸的CaC03。 CaS04和CaCO3的电离过程分别可表示如下： CaS04 Ca2+SO42 Ksp=196104 CaC03Ca2+CO32 Ksp
24、=87109 由于CaC03的Ksp远小于CaS04，当使用Na2C03溶液处理时，CaS04就会转化为更难溶的CaCO3，再通过加酸的方法即可除去CaCO3。 6：为什么不宜长期饮用纯净水 随着水污染的日趋严重，不少城市居民对饮用水的质量普遍感到疑虑和担心，因而纷纷用矿泉水、纯净水等替代日常饮用水，但如果长期饮用这种水，同样会危害身体健康。 纯净水一方面过滤掉了水中的各种有害、有毒物质，但另一方面，也过滤掉了对人体有益的矿物质。长期饮用纯净水会影响人体内的酸碱平衡，影响神经、肌肉和多种酶的活动，减弱人体免疫力。正处于生长发育期的青少年尤其要注意尽量少喝这种水。 矿泉水中含有一定的微量元素，对
25、人体的新陈代谢有促进作用。但是，矿泉水中的微量元素含量比较单一，并不能为人体提供全面、均衡的矿物质。经常饮用这种水，会导致某些元素过量，并在血液、细胞中沉积，致使微量元素代谢失调，增加肾脏负担，易产生肾结石、尿道结石和胆结石等。 7使用自来水时应注意些什么 自来水是符合国家生活饮用水水质标准的水，是在自来水厂严格控制质量的条件下生产的。但自来水不可以直接饮用，主要有两个原因：一是目前氯气消毒仍然是自来水消毒的一种主要方式，出厂时残留的氯气会与水中残留的少量有机物发生反应，生成对人体有害的氯代有机物；二是由于自来水从出厂到进入干家万户需要经过很长的管道运输，在此过程中有可能受到污染，导致微生物的
26、滋生。 因此，在饮用自来水前应将自来水煮沸，以除去残留的氯气以及氯代有机物，并杀死微生物。 另外，在使用自来水时，还应注意如下几个问题： (1)警惕早晨“死水杀手” 停用一夜的水龙头及附近水管中的自来水是静止的，这些水与金属管壁会发生反应，致使金属离子进入水中，造成自来水被污染，这种水不宜饮用，也不宜用来刷牙。因此，早晨拧开自来水龙头后，应当将这种有害的“死水”放掉，大约放水几升后(满一脸盆)，方可接水使用。 (2)拒绝饮用反复煮沸的水 经过反复煮沸的水也不宜饮用，因为这样的水中亚硝酸盐的浓度很高。常饮这种水，会引起亚硝酸盐中毒。水垢随水进入人体，还会引起消化、神经、泌尿和造血系统病变，甚至引
27、起早衰。 (3)不喝没有完全煮沸的水 专家指出，经常喝未被完全煮沸的水，患膀胱癌、直肠癌的可能性增加21%38，因为自来水中的有害病菌必须达到100时才能被完全杀死。 8家用滤水器 为了防止自来水的二次污染，许多家庭均采用终端净水，即在自来水出口处装一家用滤水器。虽然滤水器的品种很多，但其中所装的主要滤水物质一般为离子交换树脂或活性炭。 采用离子交换树脂进行滤水，可以除去水中的一些重金属阳离子并可以降低硬度。而使用活性炭作滤水剂，则可以去除氯气、异味、一些有毒污染物以及沉淀物。为了达到更好的净化效果，有些滤水器中同时装有这两种材料。 9广范pH试纸与精密pH试纸 pH试纸是由滤纸浸透几种酸碱指
28、示剂的混合溶液制成的。pH试纸遇到不同酸碱度的溶液时，会显示不同的颜色，与标准比色卡相比较即可测出溶液的pH。根据显色反应间隔的不同，可将pH试纸分为广范pH试纸和精密pH试纸两类。广范pH试纸测定的pH范围较大，一般为114，显色反应间隔为1pH；精密pH试纸测定的pH范围一般较小，显色反应间隔为O2O5pH。下表中列出了几种精密pH试纸的pH变色范围及显色反应间隔pH。 一些精密pH试纸的变色范围及显色反应间隔pH变色范围显色反应间隔pHpH变色范围显色反应间隔pH14O5410O5O82.4O23.85.4O28210O21241_4；O2 因此，在需要较精确的pH数据时，一般先用广范p
29、H试纸进行测定，确定pH的范围，然后再选择相应的精密pH试纸进行测定。 10生化需氧量(BOD)与水质的关系 地面水体中微生物分解有机物的过程消耗水中溶解氧的量，称生化需氧量，通常记为BOD，常用单位为mgL一1。一般有机物在微生物作用下，其降解过程可分为两个阶段，第一阶段是有机物转化为二氧化碳、氨和水的过程，第二阶段则是氨进一步在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下，转化为亚硝酸盐和硝酸盐，即所谓硝化过程。BOD一般指的是第一阶段生化反应的耗氧量。BOD小于1 mgL-1表示水体清洁；大于4 mgL一1表示水体受到有机物的污染。 微生物分解有机物的速率和程度与温度有关，最适宜的温度是1530。从理论
30、上讲，为了完成有机物的生物氧化需要无限长的时间，但是对于实际应用，可以认为反应在20天内完成，称为BOD20。根据实际经验发现，经5天培养后测得的BOD约占总BOD的7080，称五日生化需氧量，以BODs表示。 六、教材习题参考答案 1D 2利用明矾吸附水中的悬浮颗粒物或胶体颗粒。明矾溶于水后发生如下反应： A13+3H20Al(OH)3(胶体)+3H+ 带正电荷的氢氧化铝胶体能吸附水中带负电荷的胶体颗粒，并使这些杂质与氢氧化铝胶体一起凝聚而沉降。 利用活性炭吸附水中的固体小颗粒并去除水中的异味，主要是利用活性炭的吸附性。 利用臭氧消毒，主要是利用臭氧的强氧化性。 32Fe2+C12=2Fe3
31、+2C1 Fe3+3H20Fe(OH)3(胶体)+3H+。 4使用硬水会给生产生活带来许多不便，如用硬水洗涤衣物，不但难以洗净，还会使衣物变硬；锅炉用水若使用硬水，易在锅炉内壁结垢。硬水的软化可用煮沸法、离子交换法。 5常见的处理污水的化学方法主要有中和法、氧化还原法、沉淀法等。 6可以先进行过滤，然后再通过活性炭层进行除臭处理。 7可以先向废水中加入铜，铜和汞离子发生反应： Cu+Hg2+=Cu2+Hg通过静置使汞沉降下来。然后再向废水中加入铁，铁和铜离子发生如下反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu 再通过过滤使铜沉积下来。 七、教学参考资料 1“世界水日”与“中国水周” 1993年1月18日
32、，第47届联合国大会作出决议，确定每年的3月22日为“世界水日”，要求各国根据各自的国情，在这一天就水资源保护与开发和实施开展一些具体的活动，如出版、散发宣传品，举行研讨会、展览会等，以提高公众意识。 1988年中华人民共和国水法颁布后，水利部即确定每年的7月1日至7日为“中国水周”，考虑到“世界水日”与“中国水周”的主旨和内容基本相同，故从1994年开始，把“中国水周”的时间改为每年的3月22日至28日，时间的重合，使宣传活动更加突出“世界水日”的主题。19962004年“世界水日”与“中国水周”的主题年份 “世界水日”主题 “中国水周”主题1996为干渴的城市供水(water for th
33、irsty cities)依法治水、科学管水、强化节水1997水的短缺(water scarce)水与发展1998地下水看不见的资源(ground waterin-visible resource)依法治水促进水资源可持续利用1999我们(人类)永远生活在缺水状态之中(every-one lives downstream) 江河治理是防洪之本2000卫生用水(water and health)加强节约和保护，实现水资源的可持续利用和保护20012l世纪的水(water for the 21st Century)建设节水型社会，实现可持续发展2002水与发展(water for developm
34、ent)水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展2003水人类的未来(water for the future)依法治水，实现水资源可持续利用2004水和灾害(water and disasters)人水和谐 2我国的水资源状况 人类生存离不开阳光、空气和水。当人类步入21世纪之时，人的生命之源水却向人们发出了警报：世界缺水，中国缺水。 与世界其他国家相比，我国水资源和水环境状况十分令人担忧，主要表现在以下几个方面： (1)水资源总量严重短缺 我国虽有水量28万亿立方米，但人均淡水资源量仅2300立方米，相当于世界人均的14，被列为世界上最贫水的13个国家之一。1998年我国人均水量为2 2
35、51立方米，预测到2030年我圈人口增至16亿时，人均水资源量将降到1 760立方米。专家预言，2010年后我国将进入严重缺水期，2030年我国缺水将达400亿立方米至500亿立方米。供水量不足，给城市生产、生活造成极大影响。我国部分山区、草原、滨海和海岛还有6 000万人口和4 500万头牲畜饮水十分困难。每年的农业收成和工业产值都因缺水造成重大损失。 (2)水资源的时空分布也很不平衡 水资源绝对数量西少东多，而人均占有量东缺西丰，两者成反向分布。在华北大地，人们不难发现，一些水库、河道已是水枯见底，因湿度太低，空气里弥漫着焦灼；在西部某些地区，现有的水对实际的需求来说实为杯水车薪，许多地方
36、已是“水贵如油”。 (3)水环境也在日趋恶化，导致水资源可利用率降低 专家指出，无论是农业生产还是工业生产，抑或是人们日常生活，浪费水的现象相当严重。目前，我国农业灌溉用水有效利用率仅为40左右，与发达国家相比差了许多，生产单位粮食用水是发达国家的两倍多。我国工业万元产值用水量为100多立方米，是发达国家的10多倍，工业用水的重复利用率仅为百分之三四十，仅为发达国家的一半。全国多数城市的自来水管网存在跑、冒、滴、漏等现象，致使水的损失率达1520。专家指出，若要保证新世纪国民经济和社会可持续发展，必须对种种浪费水的现象及早采取措施，加以制止。 水污染也是导致缺水的一个重要因素，我国的水污染已十
37、分严重。资料显示，近年来全国年排放污水量近600亿吨，其中大部分未经处理直接排入水域。在全国700多条重要河流中，有近50的河段、70以上的城市沿河水域污染严重。许多原本清澈的江河湖泊之水已被污染至不宜饮用。由于对水资源无节制索取、不合理开发，造成水土流失、湖泊萎缩、江河断流、水体污染、土地沙化、生态恶化，加剧了水资源短缺的矛盾。 3工业节水技术 水是工业的血液，现代工业生产尤其需要大量的水。近年来，我国一些城市和地区的用水量增长很快。在工业比较密集的华北和辽宁地区，工业用水量大多已超过了总用水量的1030。不少城市当前供水非常紧张，使得工业与农业、城乡生活与工业生产争水的矛盾日益突出。这种矛
38、盾主要是因为用水浪费，特别是工业用水浪费而造成的。 如何解决城市水源紧张的问题呢?固然可以采取从远处引水、或用其他水源回灌补给地下水源以及污水净化再生等开源办法，但这些措施的费用相当大，而且又不能立即见效。所以，节水便成为缓和城市水源紧张的另一个重要手段。 工业节水必须革新工艺，研究与推广节水新技术，逐步对耗水量大的落后工艺技术进行改造。工业节水的主要途径有以下几种： (1)冷却水的重复使用 在工厂推行冷却塔和冷却池技术，可使大量的冷却水得到重复利用，并且投资少，见效快。我国一家塑料厂投资数万元设置冷却塔后，生产1 t塑料由耗水300 t降至40 t，水的回收率达到8090。如果我国冷却水重复
39、利用率都达到70，那么全国每天可节水400多万吨。 (2)回收利用废水 即建立工业用水的封闭循环系统。造纸工业采用这种方法，可使生产每吨纸的耗水量由数百吨减为数十吨甚至更少。如加拿大一家造纸公司于1981年建成世界上第一座不排废水的纸浆厂，全厂各个工序组成一个封闭系统，废水在封闭系统中循环反复使用，水的重复使用率几乎达到100。我国天津一家造纸厂采用这种方法实现工业循环用水后，日耗水量由3 000 t减少到300 t，节水90。 (3)循环反复用水 即在化工、电镀、印染、纺织等行业的生产过程中，推行逆流漂洗的循环用水技术，利用后一道工艺排出的较清的水供前一道工艺使用。电镀和印染行业采用这项技术
40、后，至少可节约30的工业用水。 (4)革新工艺，采用新技术 加拿大一家炼油厂用汽冷代替水冷，使炼制每吨原油的耗水量降低到O2 t。在取暖时用热水代替蒸汽供热，可节省用水量13以上。此外，美国和一些国家还开始使用无水印染法和无水造纸法。 (5)用次水代替好水以及废水的交换使用 在不影响产品质量的前提下，靠近海边的钢铁、化工、发电等工厂可用海水代替淡水冷却。滨海城市也可将海水用于清洁卫生。在我国北方的大中城市里，对过量开采优质深层地下水的地区，可用水质较差的浅层地下水供生产冷却、建筑施工和园林绿化等使用。 4新型净水剂高铁酸盐 高铁酸盐(Na2Fe04或K2Fe04)中的铁元素是+6价，具有很强的
41、氧化性，溶于水后可以释放出原子氧，从而有效地杀灭水中的病菌和病毒，自身被还原为氢氧化铁。由于氢氧化铁胶体能除去水中的悬浮颗粒，因此，高铁酸盐也是一种品质优良的无机混凝剂，能有效地除去水中的微细悬浮物。由于其强烈的氧化和凝聚共同作用，高铁酸盐的消毒和去污效果优于含氯消毒剂d更为重要的是，它在对水的消毒和净化的整个过程中，不会引入对人体有害的有机氯、铝等杂质。高铁酸盐除了用于饮用水消毒、净化外，还可以用于污水处理。 5水污染常规分析指标 水体污染会引起水质的恶化。水污染常规分析指标是反映水质状况的重要指标，是对水体进行监测、评价、利用以及污染治理的主要依据。环境保护机构和其他有关部门通常按照不同的
42、要求制定各种水质标准以及相应的测定方法。 水污染常规分析指标有好多项，下面介绍其中的几项主要指标： (1)浑浊度 浑浊是悬浮于水中的胶体颗粒产生的散射现象，水的浑浊程度叫浑浊度。现行通用的计量方法是把1 L水中含有相当于1 mg标准硅藻土所形成的浑浊状况作为一个浑浊度单位，简称1度。浑浊度与胶体颗粒的物质种类、粒径大小、表面状态有关。计量浑浊度时应用浑浊度标准品作为对照。浑浊度测定一般采用浊度计法，浊度过低时可用目视法将水样与标准浑浊度液进行比较。 (2)pH 清洁天然水的pH为6585。pH异常，表示水体受到污染。测量pH常用的方法是玻璃电极法(即pH计法)，测定时能在仪器上直接读出pH，测
43、定不受水样的色度、浑浊度和氧化还原性物质的干扰。 (3)电导率 水中存在的离子会产生导电现象，电导率表示水中电离性物质的总量。电导率的大小与溶于水中物质的浓度、活度和温度有关。水的电导率用电导仪侧定。 (4)总氮 氮是组成生物体蛋白质的主要成分，也是生物界赖以生存的必需元素。总氮是指水中各种状态的有机氮和无机氮的总量，主要反映水体受污染的程度。测定时分别测定水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的含量。可以根据这三种物质相互间的比例推断污染和自净的过程。如氨氮含量高而另二者含量低，表示水体不久前受到污染而尚未氧化自净；如亚硝酸盐氮含量较多，表示氧化过程正在进行；如硝酸盐氮含量较多而另二者含量较少，则表
44、示水体虽受污染但已氧化自净。饮用水中硝酸盐氮超过10 mgL一1，就有可能引起变性血红蛋白增高。亚硝酸盐的毒性甚大，摄入量过多会引起紫绀症。 (5)总有机碳 通常记为TOC，指溶解于水中的有机物总量，折合成碳计算。TOC的测定方法是把水样在有催化剂和充分供氧的条件下加热至950，将水中的有机物完全氧化成二氧化碳，测定二氧化碳的量并折合成碳计算。 (6)溶解氧 通常记为DO，指溶解于水中的氧的量，以每升水中氧气的毫克数表示。溶解氧是评价水体自净能力的指标。溶解氧含量较高，表示水体的自净能力较强；溶解氧含量较低，表示水体中污染物不易被氧化分解，鱼类也会因得不到足够的氧气，窒息而死。 (7)化学需氧
45、量 通常记为COD。水体中能被氧化的物质在规定条件下进行化学氧化过程中所消耗氧化物质的量，以每升水样消耗氧的毫克数表示。COD的测定方法简便、迅速，但不能反映有机污染物在水中降解的实际情况。水中有机物的降解靠生物的作用，因此，广泛使用生化需氧量作为评价水体受有机物污染的指标。 (8)细菌总数 反映水体受到生物性污染的程度。细菌总数增多表示水体的污染状况恶化。各种细菌都有各自的生理特性、营养要求和繁殖条件。在不同的培养条件下细菌的繁殖状况是不同的，检验的结果也有差异，因此各国都规定了检验水中细菌总数的方法。中国把1 mL水样在37条件下，用普通营养琼脂培养基培养24 h所生长的菌落数作为细菌总数
46、。 6污水的三级处理 根据污水的处理程度，可以将污水处理分为一级、二级、三级处理。 一级处理通常采用物理方法，即先用格栅间除去污水中的大块物体，再通过曝气沉沙池使沙、水初步分离，最后通过初次沉淀池使泥沙分离。通过一级处理可以除去水中不溶解的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常只作为预处理。 二级处理一般采用生物方法及某些化学方法，先将一级处理后的污水通过曝气池，通过微生物的代谢作用，将污水中各种复杂的有机污染物降解为简单、无害的物质，再将污水通过二次沉淀池进行沉淀，除去部分胶体污染物。经二级处理后的水一般可达到农灌和废水排放标准。 三级处理主要指采用化学沉淀法、氧化还原法、离子
47、交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理的净化。经三级处理后的水可作为回用水用于绿化和景观用水等。 7电化学方法处理污水 利用电化学方法处理污水是污水处理的重要方法之一，根据原理的不同，可以将电化学方法分为三类： (1)电解凝聚法 该法以Fe、Al等金属板作为阳极，在外加直流电源的作用下，金属阳极发生氧化反应，生成Fe2+、Fe3+、Al3+，这些离子在溶液中发生水解，分别生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、 Al(OH)3。Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3、Al(OH)3能吸附水中的悬浮污染物。 (2)电解氧化法 该法可用来处理废水中的CN，在通电条件下，CN
48、在阳极发生如下反应： CN+20H一2e=CNO+H20 2CNO+40H一6e=2C02+N2+2H2O 当废水中CN浓度较低时，可加入适当NaCl，在通电条件下，会发生如下反应： 2Cl一2e=Cl2 C12+CN+20H=CN0+2C1+H20 2CNO+3Cl2+40H =2CO2+N2+6Cl+2H2O (3)电解还原法 该法可用来处理含铬(以Cr2072形式存在)废水，以铁作阳极，惰性电极作阴极，在通电,条件下，在阳极发生如下反应： Fe一2e=Fe2+ 当Fe2+进入溶液后，与Cr2O72发生反应： 6Fe2+Cr2072+14H+= 2Cr3+6Fe3+7H20 在阴极发生如下
49、反应： 2H+2e=H2 由于H+被大量消耗，促使水的电离平衡向电离方向移动，OH大量增加，Cr3+与OH结合生成Cr(OH)3沉淀。第三单元生活垃圾的分类处理一、学习目标 1认识将生活垃圾分类处理的必要性，知道常见的生活垃圾分类方法。2知道焚烧处理及卫生填埋两种常见的生活垃圾无害化处理方法，认识垃圾露天焚烧的危害。3了解常见废电池中所含的环境污染物，知道常见的处理废电池的方法。4能通过查阅资料、走访环保部门等多种方法了解常见的几种将生活垃圾资源化的方法。二、课时建议认识生活垃圾生活垃圾的分类 1课时从有害到无害生活垃圾无害化处理 1课时从废物到资源生活垃圾资源化 1课时三、内容分析本单元知识结构如下：高考资源网版权所有，侵权必究！
